贝叶斯推理:从猜硬币到刷手机,其实你每天都在“贝叶斯”(1/2)
如果你用过chatgpt写文案、让ai推荐过短视频,或者听说过“ai能预测天气”“ai能诊断疾病”,可能会好奇:这些ai到底是怎么“思考”的?它们不是人类,没有生活经验,怎么能根据零散的信息,一步步靠近真相?
其实背后藏着一个特别朴素的逻辑——贝叶斯推理。别看名字里带“推理”“贝叶斯”,听着像高深的数学,本质上它跟你每天猜“今天要不要带伞”“外卖多久能到”的思路一模一样。接下来咱们从生活小事讲到ai应用,把贝叶斯推理的来龙去脉、核心逻辑、怎么帮ai干活全说透,保证全程大白话,没公式也能懂。
一、先搞懂:贝叶斯推理到底在解决什么问题?
咱们先从一个你肯定遇到过的场景切入——猜硬币。
假设你朋友手里拿了一枚硬币,让你猜“这枚硬币抛出去,正面朝上的概率是多少”。正常人第一反应都是“50%啊,硬币不就正反两面吗”。但如果抛了10次,有8次是正面,你还会觉得是50%吗?可能会嘀咕:“难道这硬币是假的?正面概率是不是更高?”
再换个场景:你早上出门,看了眼窗外阴天,心里想“今天下雨的概率大概30%”;走两步看到楼下有人撑伞,马上把概率调到“60%”;到了公司,同事说“天气预报说今天有中雨”,概率直接拉到“90%”——最后你赶紧回去拿伞。
这两个场景里,你其实已经在做“贝叶斯推理”了。它解决的核心问题就是:我们对一个事情的判断(比如硬币正面概率、下雨概率),不是固定不变的,而是会根据新看到的信息,不断调整、不断靠近真相。
放到ai身上,问题就变成了:ai一开始对“用户想要什么”“这张图里是不是猫”“这句话是不是垃圾邮件”只有一个“初始猜测”,然后通过分析数据(比如你点的赞、图片的像素、邮件里的关键词),不断修正这个猜测,最后给出一个“最可能对”的结果。
简单说,贝叶斯推理就是“先有个初始想法,再用新信息更新想法”的循环。这个循环,不管是人类还是ai,用起来都特别顺手。
二、拆解开:贝叶斯推理的“三步心法”,其实你每天都在练
要理解ai怎么用贝叶斯推理,得先把这个推理的“套路”拆明白。咱们还是用生活例子当靶子,一步步拆成“三步心法”。
第一步:先给个“初始猜测”——这叫“先验概率”
贝叶斯推理的第一步,是先根据“过去的经验”或“常识”,给事情定一个“初始概率”,专业名叫“先验概率”(“先验”就是“在看到新信息之前”的意思)。
比如:
- 你没看天气预报,只知道“你所在的城市,5月份下雨的天数大概占1\/10”,那“今天下雨”的先验概率就是10%;
- 你没见过朋友的硬币,只知道“市面上99%的硬币是均匀的,正面概率50%”,那“这枚硬币正面概率50%”的先验概率就是99%;
- ai没分析你的手机记录,只知道“全平台用户里,喜欢看美食视频的人大概占30%”,那“你喜欢美食视频”的先验概率就是30%。
这个“先验概率”不用多精确,哪怕是瞎猜的也没关系——因为后面会用新信息修正。就像你第一次见一个人,觉得“他可能是个温和的人”(先验),后面相处中发现他总发脾气,再改成“他比较急躁”,道理一样。
这里要注意:先验概率不是“固定值”,而是“根据已有信息的判断”。比如同样是“猜下雨”,如果你前一天看了天气预报说“明天大概率下雨”,那先验概率就不是10%,而是70%——因为“天气预报”成了新的“已有信息”。
第二步:看新信息“有多相关”——这叫“似然度”
有了初始猜测,下一步就是看“新出现的信息,跟我们的猜测到底有多配”,专业名叫“似然度”(“似然”就是“看起来像”的意思)。
还是拿“猜下雨”举例:你出门看到“有人撑伞”(新信息),现在要算两个“似然度”:
1. 如果“今天真的会下雨”(我们的猜测),那么“有人撑伞”的概率有多大?——很可能,比如80%(下雨时大家更愿意撑伞);
2. 如果“今天不会下雨”(反过来的猜测),那么“有人撑伞”的概率有多大?——也有可能,比如10%(可能有人怕晒,或者习惯带伞)。
这两个似然度的差距越大,新信息的“含金量”就越高。比如“有人撑伞”时,80% vs 10%,差距不小,说明这个信息能帮我们修正猜测;但如果新信息是“有人穿外套”,那“下雨时穿外套”的概率是60%,“不下雨时穿外套”的概率是50%,差距小,这个信息就没那么有用。
再看ai的例子:ai猜“你喜欢美食视频”(初始猜测),然后看到你“点赞了一条火锅视频”(新信息),要算两个似然度:
1. 如果“你真的喜欢美食视频”,那么“你点赞火锅视频”的概率有多大?——很高,比如90%(喜欢美食的人大概率会点赞火锅内容);
2. 如果“你不喜欢美食视频”,那么“你点赞火锅视频”的概率有多大?——很低,比如5%(不喜欢的人偶尔误点)。
这时候90% vs 5%,差距很大,说明“点赞火锅视频”这个信息,能帮ai更确定“你喜欢美食视频”。
简单说,似然度就是在算“新信息更支持哪个猜测”。支持度差距越大,信息越有用。
第三步:更新猜测,得到“新判断”——这叫“后验概率”
有了“先验概率”和“似然度”,最后一步就是把两者结合起来,算出“更新后的概率”,专业名叫“后验概率”(“后验”就是“在看到新信息之后”的意思)。
这一步是贝叶斯推理的核心,但不用怕,咱们用“猜硬币”的例子算一遍,保证不用公式也能懂。
场景:你朋友的硬币,先验概率是“99%的可能是均匀的(正面50%),1%的可能是作弊的(正面80%)”。现在抛了10次,8次正面(新信息),要算“这枚硬币是作弊的”的后验概率。
第一步:先算“两种猜测下,出现‘8次正面’的似然度”:
- 如果是“均匀硬币”(50%正面),抛10次得8次正面的概率很低,大概是4.4%(你不用算,记住“很低”就行);
- 如果是“作弊硬币”(80%正面),抛10次得8次正面的概率很高,大概是30.2%(记住“很高”就行)。
第二步:对比“似然度”和“先验概率”的乘积(这是贝叶斯的核心计算逻辑,不用懂为什么,看差距就行):
- 均匀硬币:先验概率99% x 似然度4.4% ≈ 4.36%;
- 作弊硬币:先验概率1% x 似然度30.2% ≈ 0.302%。
哎?这时候均匀硬币的乘积反而更高?但别急,因为这只是“相对值”,我们要算“作弊硬币占总概率的比例”:
总概率 = 均匀硬币的乘积 + 作弊硬币的乘积 ≈ 4.36% + 0.302% ≈ 4.662%;
作弊硬币的后验概率 = 0.302% ÷ 4.662% ≈ 6.5%。
也就是说,抛了10次8次正面后,“这枚硬币是作弊的”的概率,从原来的1%(先验)升到了6.5%(后验)——虽然还是低,但已经提升了6倍多。
如果再抛10次,还是8次正面(新信息),再算一次:
- 均匀硬币:先验概率现在是93.5%(因为上次后验是6.5%作弊,所以均匀是93.5%) x 似然度4.4% ≈ 4.11%;
- 作弊硬币:先验概率6.5% x 似然度30.2% ≈ 1.96%;
总概率 ≈ 4.11% + 1.96% ≈ 6.07%;
作弊硬币的后验概率 ≈ 1.96% ÷ 6.07% ≈ 32.3%。
你看,现在概率就升到32.3%了!如果再抛10次还是8次正面,这个概率会继续升到80%以上——越来越靠近“这枚硬币是作弊的”真相。
这就是贝叶斯推理的魔力:哪怕初始猜测错得离谱(比如一开始只觉得1%是作弊),只要有足够多的新信息,就能一步步修正,最终逼近真相。
ai也是这么干的:比如ai一开始觉得“你喜欢美食视频”的概率是30%(先验),你点赞1次火锅视频,概率升到50%(后验);你又收藏1次烧烤视频,概率升到70%;你再转发1次甜品视频,概率升到90%——最后ai就确定“你肯定喜欢美食视频”,然后给你推更多相关内容。
三、为什么ai离不开贝叶斯推理?因为它解决了ai的“老大难”问题
你可能会问:ai的算法那么多,为什么偏偏要靠贝叶斯推理?其实是因为贝叶斯能解决其他算法搞不定的“老大难”问题,这些问题在ai里太常见了。
问题1:ai没那么多“完美数据”,贝叶斯能“用少数据猜真相”
很多ai算法需要“海量完美数据”才能干活。比如要让ai识别“猫”,得给它10万张标注好“这是猫”“这不是猫”的图片,它才能学明白。但现实中,数据往往不够——比如要识别“一种新发现的动物”,全世界可能只有几百张照片,这时候其他算法就歇菜了,但贝叶斯能上。
因为贝叶斯可以用“先验概率”补数据的缺口。比如要识别新动物“xx兽”,先根据“它跟老虎长得像”,定一个“先验概率”:“xx兽的图片里,有80%会有‘条纹’特征”,然后用仅有的几百张照片做“新信息”,不断修正这个先验——哪怕数据少,也能一点点靠近“正确识别xx兽”的目标。
就像你第一次学做饭,没看过多少菜谱(数据少),但根据“煮面条要加水”的常识(先验),试着煮一次,发现水少了糊了(新信息),下次多加水(更新后验),试几次就会了——贝叶斯帮ai实现的,就是这种“边试边学”的能力。
问题2:ai要处理“不确定的信息”,贝叶斯能“量化概率”
现实世界里的信息,大多是“不确定”的。比如:
- 用户点了一个视频,可能是“真喜欢”,也可能是“误点”;
- 图片里有“两个尖耳朵”,可能是猫,也可能是狗、兔子;
- 病人说“头痛”,可能是感冒,也可能是没休息好、压力大。
这些“不确定”的信息,其他算法很难处理——要么当成“确定的信号”(比如认为“点了就是喜欢”),要么直接忽略。但贝叶斯能把“不确定”变成“概率”:比如“用户点视频,60%是真喜欢,40%是误点”,然后基于这个概率去更新判断,不会一刀切。
举个ai诊断疾病的例子:ai要判断一个“头痛”的病人是不是“感冒”。先验概率是“头痛病人里,10%是感冒”;然后看新信息“病人还发烧”——似然度是“感冒的人里,80%会发烧”“不是感冒的人里,5%会发烧”;最后算后验概率,发现“是感冒”的概率升到了62%——ai不会说“你肯定是感冒”,而是“你有62%的可能是感冒,建议再查一下”,这就比“一刀切”科学多了。
问题3:ai要“实时更新判断”,贝叶斯能“循环迭代”
ai的判断不是“一次性”的,而是要跟着新信息实时变。比如:
- 短视频推荐:你上午喜欢看美食,下午突然喜欢看旅游,ai得马上改推荐;
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